河西走廊荒漠盐碱地人工柽柳林土壤水盐分布

土壤盐碱化是一个全球性问题,植树造林是一种主要的改良措施.为了研究荒漠盐碱地10年人工柽柳林土壤水盐空间分布及生态改良效果,对2、4、6和8m行间距柽柳灌下和行间的土壤水盐进行分析,并构建结构方程模型量化土壤水盐对植被的影响程度.结果表明:林地浅层土壤(0~40 cm)可溶性盐明显低于林外(CK),灌下土壤含水率高于行间.且6m行间距柽柳的高度和冠幅及其灌下草本植物的盖度和生物量均大于其他行间距柽柳,阳离子在柽柳周围的富集程度为Na^+>K^+>Ca^2+>Mg2+,阴离子的富集程度为Cl^->HCO3^->SO4^2-.土壤盐分含量最高的是MgSO4,其次是CaCl2、NaCl和MgCl2,KHCO3含量最少.土壤水盐中影响植被生长的最大因素是土壤水分,其次是盐分,最小为pH,权重大小分别是50.6%、29.5%和19.9%.     

岷江上游高原植被类型与景观特征对土壤性质的影响

土壤空间异质性是土壤的重要属性之一采用地统计学的理论和方法与传统统计学原理,研究了青藏高原东缘高原面土壤性质的空间异质性及其理化因子和植被类型、景观位置的相关性。变异函数分析结果表明,土壤水分与养分元素具有明显的空间异质性由于植被类型与景观性质的影响,利用传统统计学方法,对研究的样地进行了分类统计,结果表明,植被类型与土壤养分之间的相关性很大,海拔高度也是影响养分与水分分布的一个重要因子,灌丛群落类型土壤质量指数高;不同坡位对养分的影响具有相同的趋势,对于不同海拔的地貌来说,丘陵组下坡位>上坡位>中坡位,而低山组为下坡位>中坡位>上坡位;坡面尺度上土壤养分的空间变异受景观性质与生态系统类型的综合影响。     

三峡库区不同植被类型土壤养分特征

通过三峡库区8个植被类型370个样地的群落调查和土壤分析,研究了不同植被类型、土壤类型、海拔对表层土壤有机质及全氮、速效磷、速效钾含量的影响.结果表明:(1)三峡库区不同植被类型土壤有机质、全氮平均含量规律为阔叶林＞竹林＞针叶林＞灌丛＞草丛,森林土壤有机质及全氮平均含量丰富;速效磷平均含量表现为草丛＞落叶阔叶林＞灌丛＞暖性针叶林＞常绿落叶阔叶混交林＞温性针叶林＞竹林＞常绿阔叶林,草丛与其他植被类型差异显著;速效钾平均含量表现为常绿落叶阔叶混交林＞落叶阔叶林＞灌丛＞针叶林＞竹林＞草丛＞常绿阔叶林,竹林、草丛、常绿阔叶林与常绿落叶阔叶混交林、落叶阔叶林、灌丛、针叶林差异显著.(2)不同土壤类型养分含量差异显著,黄棕壤中有机质、全氮含量高,分别为6.83%、0.44%,紫色土中速效磷含量高,达到54.24mg/kg.(3)随海拔升高,有机质、全氮含量呈明显增加趋势,速效磷、速效钾含量变化趋势不明显.     

黄土丘陵沟壑区坡面尺度土壤水分空间变异及影响因子

土壤水分空间分布特征及其影响因子是土壤前期含水量模拟和小流域产流机制研究的重要内容,也是半干旱地区进行生态建设的重要参考。通过对黄土高原典型坡面雨季前后100 cm深度内土壤含水量进行观测,分析地形、植被和雨季对土壤水分空间分布的影响。基本统计分析显示,土壤水分的空间异质性在上层(<20 cm)较小,在下层(>40 cm)较大。坡面尺度上,土壤含水量的空间差异主要表现在不同植被类型之间,而不是坡位之间。各覆被类型的土壤含水量相对大小为荒草地>8年生刺槐林>20年生刺槐林>沙棘林。即使沙棘林和刺槐林位于更利于获取土壤水分的地形条件下,其土壤含水量仍然明显低于荒草地。地形对土壤水分的影响被植被类型的影响所掩盖。上述规律在雨季前后都有明显表现。因此,完全基于地形指数的土壤水分预测模型在黄土高原应该慎用,植被类型应该作为土壤水分空间预测的一个重要参数。雨季使土壤含水量整体提高,但是土壤水分空间分布格局并没有根本改变,高处仍高,低处仍低,各样点处的土壤含水量在雨季前后达到显著相关水平,说明土壤水分空间格局并不是瞬时状态,而具有明显的时间稳定性。     

长白山阔叶红松林表层土壤水分空间异质性的地统计学分析

采用时域反射仪对长白山原始阔叶红松林3块50m×50m样地表层土壤(0～7.5cm)水分进行测定,应用地统计学的理论与方法对表层土壤水分的空间异质性进行分析.结果表明:研究区3块样地表层土壤水分变异系数分别为24.32%(样地1)、24.11%(样地2)和23.60%(样地3),均属于中等变异性;该区表层土壤水分的理论变异模型为球状模型,具有高度的空间异质性,其空间异质性以空间自相关部分为主;表层土壤水分的结构比分别为57.9%(样地1,属中等相关性)、83.3%和90.0%(样地2和3,属强烈的空间相关性);研究区表层土壤水分的变程在5.5～13.1m,与贝叶斯方法估计的变程相差不大;通过克立格插值估计,研究区表层土壤水分含量的平均值分别为49.3%(样地1)、52.8%(样地2)和42.6%(样地3).     

塔里木河中下游湿地及周边植物群落与环境因子的关系初探

选取塔里木河中下游湿地及周边16个典型植物群落样地调查和环境因子数据,采用主分量分析(PCA)排序技术和回归分析,定量分析湿地及周边植物群落在空间上的分布格局,以及群落结构特征和环境梯度之间的关系.结果表明,影响塔里木河中下游湿地及周边植物群落分布的第1主分量中,土壤水分和盐分影响最大,贡献率为35.70％;在第2主分量中,土壤养分的影响最大,贡献率为25.97％.植物群落分布的生境可分为沼生轻盐中营养生境、湿生中盐中营养生境、中生中盐低营养生境和中旱生重盐低营养生境4种类型.沿不同生境依次分布着沼泽植被、草甸植被、河岸疏林和盐生荒漠 盐化灌丛植被.塔里木河中下游湿地及周边植物群落的生态优势度与土壤水分和盐分复合梯度呈显著的一元线性相关.二元回归分析结果显示,塔里木河中下游湿地及周边土壤水分和盐分复合梯度与多样性指数和生态优势度二元指标呈极显著相关.     

嘉峪关草湖湿地土壤水分含量与植被盖度的空间格局

土壤水分含量是植被格局形成和演变的主要因素。探讨干旱区盐沼湿地土壤水分含量的空间异质性,有助于揭示湿地植物的环境适应机理和土壤水分与湿地植物的相互关系。本研究利用地统计学方法建立了嘉峪关草湖湿地3个不同长势(植被盖度高、中、低)假苇拂子茅(Calamagrostis pseudophragmites)单优种群斑块土壤(0～90 cm)水分含量与植被盖度的变异函数理论模型,以Kriging插值法绘制了土壤水分含量与植被盖度的空间格局分布图,采用Moran I系数确定了湿地土壤水分含量和植被盖度的空间自相关关系,分析了湿地土壤水分含量与植被盖度的空间异质性及其相互作用关系。结果表明:草湖湿地样地土壤的平均含水量为湖边干湖沙丘间平地;盐分平均含量为干湖湖边沙丘间平地;在斑块尺度上,土壤水分含量和植被盖度均符合正态分布;各层土壤水分含量和假苇拂子茅盖度的空间结构均具有明显的斑块状分布特点,且均存在高度的空间异质性; 3个样地各层土壤的水分含量和植被盖度均具有空间正相关性和空间集聚特征,60～90 cm土壤水分含量的空间集聚强度较0～30和30～60 cm土层更大,湖边样地植被盖度空间集聚特征更明显。假苇拂子茅最大限度利用土壤水分资源,提高了其对干旱生境的适应力,且在一定程度上影响小尺度土壤水分的空间分布格局。     

不同水分对白茎盐生草(Halogeton arachnoideus)根区土壤水盐动态及其生长的影响

为研究不同水分条件下白茎盐生草根区土壤水盐动态变化及生长规律,采用桶栽试验,以水分和植被生长为控制因素;探索了白茎盐生草生长对土壤水盐动态的影响及土壤水分对白茎盐生草生长的影响。结果表明:土壤含水率随土层深度增加而增大,呈“反S”型分布,土壤剖面电导率随土层深度呈递减趋势,为“S”型分布。与裸土相比,植被生长条件下的土壤水盐动态变化更加复杂;水分不足条件时更容易产生盐分表聚现象。特枯水年下的白茎盐生草生长受到严重抑制,但特丰水年和丰水年对植物生长的影响差异并不显著。因此,与裸土相比,白茎盐生草生长显著影响其根区土壤水盐动态。     

黄河三角洲垦利县夏季土壤水盐空间变异及土壤盐分微域特征

黄河三角洲作为我国重要的后备土地资源区,土壤盐渍化问题突出,切实掌握季节性土壤水盐状况及其微域特征是该区土壤盐渍化防控和土地资源高效利用的重要基础。选择黄河三角洲垦利县,通过野外调查实测与室内化验分析获取土壤水盐含量数据,利用统计分析、GIS空间插值、实地观测与数据分析对比等方法,分析了研究区夏季土壤水盐状况及其微域变异规律。结果显示:研究区夏季土壤水盐含量总体较高,含盐量以中度盐渍化为主,随着土层深度的增加含盐量呈上升趋势,且各层土壤含盐量呈显著正相关性;含盐量较高的地区主要分布在该区东北部和中东部,含盐量较低的地区主要分布在西南部和中部;土壤含盐量从大到小的植被类型依次为光板地→碱蓬→高粱→芦苇→茅草→水稻→棉花→玉米;土壤盐分微域变化特征明显,含盐量受距路边远近、不同耕作措施、地形部位、植被群落等因素影响较大,表现出微域规律性和复杂性。该研究基本摸清了研究区夏季时相的土壤水盐状况及其微域特征,为黄河三角洲农作物栽培管理及土壤资源可持续利用提供了科学依据。     

戈壁灌丛堆周边地表土壤颗粒的空间异质特征

研究戈壁地区单个灌丛及其下沙堆这一有机整体对周边土壤风蚀的抑制能力, 对加强相关地区的植被类型及其空间配置格局的防沙效应研究十分重要, 可为荒漠化监测的评价和制定科学的防治措施提供参考。该文利用数字图像处理技术, 获取吉兰泰盐湖北部戈壁上单个白刺(Nitraria tangutorum)灌丛沙堆和沙冬青(Ammopiptanthus mongolicus)灌丛沙堆周边地表不同土壤风蚀颗粒的百分含量; 并采用经典描述性统计及地统计学方法, 对各类土壤风蚀颗粒百分含量的水平空间异质性进行分析。结果表明: (1)灌丛基部和下风向是细物质积累区, 以灌丛堆为中心向外, <0.42 mm的细颗粒含量呈减少趋势; 而且细物质积累的最大值出现在白刺灌丛的迎风侧附近, 沙冬青样地则相反, 出现在灌丛的背风侧附近。在沙源物质有限的戈壁中, 白刺的防风固沙作用集中体现在灌丛附近, 其水平空间尺度范围不及沙冬青, 这亦是白刺样地粗粒化程度高于沙冬青样地的原因。(2)白刺和沙冬青灌丛附近地表中粒径>0.84 mm (不可蚀)、0.84-0.42 mm (半可蚀)及<0.42 mm (高度可蚀)颗粒的空间异质性尺度分别为17.80 m、66.63 m、8.41 m和9.82 m、15.33 m、14.91 m, 均超出了灌丛冠幅覆盖范围, 空间自相关部分比例C/(C₀ + C)在63.40%-99.96%之间, 由此推断灌丛沙堆附近的风沙流特征是造成相应尺度内土壤颗粒空间异质性的主要因子。(3)高度可蚀颗粒的空间异质性尺度略大于灌丛平均间距(8.77 m包括灌丛半径), 从防止土壤风蚀来看, 这说明研究区内的建群种灌丛间存在一定程度的相互促进关系, 有利于该区植被的稳定与发展。     

黄土和风沙土藓结皮土壤呼吸对模拟降雨的响应

生物结皮土壤呼吸是干旱和半干旱生态系统碳循环的重要组成部分,但目前其对降雨的响应规律尚不明确。针对黄土高原黄土和风沙土上发育的藓结皮,分别进行2、4、6、10、20、30、40 mm的模拟降雨,并使用便携式土壤碳通量分析仪测定雨前和雨后藓结皮的呼吸速率,对比分析降雨量对藓结皮呼吸速率的影响;同时,在40 mm降雨后的0—24 h连续测定藓结皮的呼吸速率变化,分析藓结皮呼吸速率随雨后历时的变化规律。结果显示,7种降雨量后两种土壤上藓结皮的呼吸速率均显著升高,黄土上藓结皮呼吸速度的增幅为2.89—6.38倍,风沙土上藓结皮呼吸速率的增幅为0.73—4.38倍。0—6 mm降雨中,两种土壤上藓结皮的呼吸速率均随降雨量增加而迅速升高,二者成显著线性正相关关系;6—40 mm降雨中,黄土上藓结皮的呼吸速率随降雨量增加而缓慢升高,但风沙土上藓结皮的呼吸速率随降雨量增加而快速降低。两种土壤上藓结皮的呼吸速率随雨后历时表现出相似的变化规律,即雨后迅速升高、之后逐渐降低,并在24 h左右回归到雨前水平;但黄土上藓结皮的呼吸速率在雨后即刻达到峰值,而风沙土上藓结皮的呼吸速率在雨后30 min左右方达到峰值。黄土上藓结皮的呼吸速率一致高于风沙土上的藓结皮,前者在不同降雨量和雨后历时中平均比后者高150.0%和59.6%。此外,藓结皮呼吸速率与表层土壤含水量存有显著相关关系,在含水量较低(小于约4%)时二者显著正相关,在含水量较高(大于约4%)时二者对于黄土上藓结皮为正相关、对于风沙土上藓结皮为负相关。研究表明,黄土高原藓结皮土壤呼吸对降雨响应快速而直接,但其响应规律对于黄土和风沙土上的藓结皮是不同的,总体而言黄土上藓结皮对降雨的响应更为持久有效。     

恩诺沙星残留对土壤微生物功能的影响

研究了恩诺沙星残留对土壤呼吸作用、纤维分解作用、氨化作用、硝化作用的影响 ,结果表明 ,相对较低浓度恩诺沙星残留(0 .0 1μg/ g土 ,0 .1μg/ g土 )刺激土壤呼吸作用 ,相对较高浓度恩诺沙星残留 (1μg/ g土 )对土壤呼吸作用产生抑制 ,药物作用活性维持期为 6 d;恩诺沙星残留对土壤纤维分解作用影响较不明显 ;较低浓度恩诺沙星残留 (0 .0 1μg/ g土 ,0 .1μg/ g土 )对土壤氨化作用有刺激作用 ,而较高浓度恩诺沙星残留 (1μg/ g土 ,10μg/ g土 )则会对其起抑制作用 ,药物作用活性期为 9d;不同浓度恩诺沙星对土壤硝化作用影响极其显著 ,当恩诺沙星浓度达到 1μg/ ml时 ,在 3～ 9d内 ,对土壤硝化作用有一定抑制作用。当恩诺沙星浓度达到 10μg/ ml时 ,强烈抑制了土壤硝化作用 ,直到本试验结束时 ,其抑制作用未见减弱。结果表明恩诺沙星残留影响了土壤微生物这些功能 ,因而可能影响到土壤特性和土壤中一些生态过程     

A parametric distribution for the fraction of outdoor soil in indoor dust

For a chemical that does not have a source inside a house, the ratio of its dust concentration indoors to its soil concentration outdoors is equal to the fraction of house dust that is composed of soil. To estimate the fraction of soil in house dust, we compiled ratios of the concentrations of a chemical in dust and soil from the scientific literature. We find that a lognormal distribution fits the data extremely well. This distribution is suitable for use in public health risk assessments for single‐family homes in temperate climates.     

土壤微生物资源管理、应用技术与学科展望

土壤中蕴藏着高度的微生物多样性,在陆地生态系统中发挥着非常重要的功能,加强对土壤微生物资源的综合管理与开发应用是提升生态系统稳定性与生产力及农产品质量的重要途径。首先,土壤微生物多样性具有全球性的重大意义,有待完善对土壤微生物的检测与监测技术研究,进而实现土壤微生物多样性与土壤功能的耦合以及对土壤质量的评定;其次,土壤微生物作为一种宝贵的生产资料和可持续资源,要加强其在土壤肥力强化与保育、土壤障碍消减与调节、土壤污染控制与修复等3个领域的应用研究。最后,未来土壤微生物学发展将会形成土壤微生物系统学、土壤微生物过程学与土壤微生物功能学3个子学科,要建立土壤微生物种质资源库与遗传信息库,推进土壤微生物生理代谢过程、生物化学过程及生态行为过程的研究,联结土壤微生物与土壤功能的关系,并从土壤中的功能微生物出发对环境变化作出积极响应和主动调控。此外,原创性方法的建立与应用是限制土壤微生物学发展的技术瓶颈,联合生物地理学与生物信息学破译重要基因的特定生态功能,并将其应用到生态模型以及生态系统未知领域的研究中去,是土壤微生物学面临的挑战。     

Concept,Components, and Strategies of Soil Health in Agroecosystems

The terms ''''soil health'''' or ''''soil quality'''' as applied to agroecosystems refer to the ability of soil to support and sustain crop growth while maintaining environmental quality. High-quality soils have the following characteristics: (i) a sufficient, but not excess, supply of nutrients; (ii) good structure (tilth); (iii) sufficient depth for rooting and drainage; (iv) good internal drainage; (v) low populations of plant disease and parasitic organisms; (vi) high populations of organisms that promote plant growth; (vii) low weed pressure; (viii) no chemicals that might harm the plant; (ix) resistance to being degraded; and (x) resilience following an episode of degradation. Management intended to improve soil health involves creatively combining a number of practices that enhance the soil''s biological, chemical, and physical suitability for crop production. The most important general strategy is to add plentiful quantities of organic matter—including crop and cover crop residues, manures, and composts. Other important strategies include better crop rotations, reducing tillage and keeping the soil surface covered with living and dead residue, reducing compaction by decreasing heavy equipment traffic, and using best nutrient management practices. Practices that enhance soil quality frequently reduce plant pest pressures.     

渭北旱塬苹果园土壤紧实化现状及成因

本研究通过分析渭北旱塬苹果园土壤的紧实化现状及其诱导因素,找出影响当地苹果园健康发展的土壤退化隐性因素,为果园科学管理提供理论依据。分别选取种植年限＜10年(4～6年)、10～20年(14～16年)和＞20年(24～26年)的苹果园各4个,分析0～60 cm土层土壤容重和紧实度随土层深度的变化规律,探明果园土壤内部紧实化发生的部位和退化程度,同时,通过分析土壤团聚体数量及其稳定性、土壤黏粒和有机质含量,揭示引起渭北果园土壤内部紧实化的原因。结果表明: 渭北果园0～60 cm土层土壤容重和紧实度均随植果年限和土层深度的增加而显著增大。以20 cm土层为界,渭北各园龄段苹果园土壤具有明显的“上松下实”变异特征,20 cm以上土层上述各指标基本满足苹果树的正常生长需求,20 cm以下土层土壤则已超出了苹果树健康生长的阈值。造成渭北苹果园亚表层以下土壤紧实化的原因主要是土壤团聚作用差、有机质含量低,加之植果期间人为扰动少,土壤中分散的黏粒会向下层移动。此外,随着植果年限的增加,土壤紧实化过程更加明显。     

Various Applications of Soil Contaminant Database Developed for the Central Artery/Tunnel Project

One of the largest environmental assessment programs in the United States was initiated in the early 1990s to determine the chemical characteristics of soil located within the planned alignment for the Central Artery (I-93) / Tunnel (I-90) (CA/T) Project in Boston, Massachusetts. The primary purpose of the program was to support management of the handling and disposal of over 17 million cubic yards of soil to be excavated during construction of the CA/T Project. As part of this work, more than 8,000 soil samples were collected from more than 2,600 soil borings and analyzed for a range of chemical contaminants, including volatile organic compounds, acid/base neutral compounds, total petroleum hydrocarbons, polychlorinated biphenyls, and heavy metals. The soils encountered during the investigations exhibited properties influenced by numerous anthropogenic activities. These activities, such as vehicular emissions, historic industrial/manufacturing operations, and waterfront filling with both building rubble and dredge spoils from Boston Harbor, resulted in soils primarily contaminated with petroleum hydrocarbons and metals. As a result of this program, an extensive database of the chemical constituents present in urban soils in downtown Boston was developed. These results were primarily used to delineate the limits of contaminated areas affecting the planned construction. In addition, the database has been used by the Project to support various soil management activities, as well as by the regulatory community in developing guidelines and criteria governing the management of contaminated soils in Massachusetts. This paper focuses on the various applications of this database throughout the course of the Project, and with the additional aim of stimulating potential future applications by both the regulatory and scientific communities.     

不同施肥处理对红壤性水稻土微团聚体有机碳汇的影响

在田间定位试验区 ,研究了不同施肥处理对表层红壤性水稻土微团聚体组成以及土壤有机碳在各级微团聚体中分布和赋存的影响。结果表明 ,红壤性水稻土中 0 .0 2～ 0 .0 5 mm微团聚体所占比例最大 ,达 4 0 % ;其次是 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm和 0 .0 5～0 .1mm的微团聚体 ;>0 .2 mm微团聚体占的比例最小。长期施用无机肥 (NPK)、有机肥 (猪粪 紫云英绿肥 ) (OM)、无机肥与有机肥配施 (NPKM) ,能显著增加 0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体的含量而降低 <0 .0 0 2 m m微团聚体的含量。土壤有机碳含量与0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm微团聚体含量之间呈显著正相关关系 ;而与 <0 .0 0 2 mm微团聚体含量呈显著负相关关系。各级微团聚体有机碳含量从高到低顺序为 :>0 .2 mm,0 .1～ 0 .2 mm,<0 .0 0 2 m m,0 .0 5～ 0 .1m m,0 .0 0 2～ 0 .0 2 mm,0 .0 2～ 0 .0 5 m m。 OM、NPKM处理能显著增加 >0 .0 0 2 mm各级微团聚体有机碳的赋存量 ,新增加的有机碳主要向微团聚体 0 .1～ 0 .0 5 m m,0 .0 5～ 0 .0 2 mm和 0 .0 2～ 0 .0 0 2 mm富集 ,它们是土壤有机碳的主要载体。 3种施肥处理对提高土壤有机碳赋存效果高低顺序为 :NPKM>OM>NPK。     

A rapid,cost-effective procedure for the extraction of microbial DNA from soil

Here we describe a DNA extraction method that is based on a simple, rapid polyvinylpolypyrrolidone–calcium chloride precipitation to release microorganisms from the soil combined with lysozyme–proteinase–SDS lysis of the microbial community. The extracted DNA is of high quality and allows direct detection of specific genes by the polymerase chain reaction (PCR) as well as cloning of indigenous microbial DNA. This method facilitates the extraction of 36 500-mg soil samples simultaneously in a 2-h period by one person. The procedure is safe, inexpensive, and does not require specialized equipment or generate hazardous wastes.     

不同地表覆盖方式对苹果园土壤性状及果树生长和产量的影响

以黄土高原9年生红富士果园生态系统为对象,研究不同地表覆盖模式(清耕、生草覆盖、地膜覆盖、秸秆覆盖和砂石覆盖)对果园土壤性状及果树生长和产量的影响.结果表明:生草覆盖土壤水分剖面分异最低,砂石覆盖土壤水分剖面分异最高;砂石覆盖提高了根层水分含量,有利于果树对水分的利用.不同地表覆盖模式土壤热量状况变化显著,处理间差异明显,极端最高温度下降,但地膜覆盖处理夏季地温超过果树根系生长的上限温度,对果树根系生长和生理功能发挥不利.除地膜覆盖外,其他地表覆盖模式均能提高土壤CO2释放速率,其中生草覆盖的效果最为显著.不同地表覆盖模式对果树枝条类型比例及产量影响较大,砂石覆盖处理的中短枝比例和果实产量最高;生草覆盖处理的果实产量最低.因子分析结果表明,对于黄土高原沟壑区盛果期果园,砂石覆盖处理是较为适宜的地表覆盖模式.